礦井安全與地質(zhì)環(huán)境

2006/3/20 10:06:01

   煤礦開采屬地下作業(yè)，由于其生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)節(jié)眾多，地質(zhì)條件頻繁變化的采掘工作面的推進(jìn)及隨時(shí)移動(dòng)，給井下生產(chǎn)帶來了一個(gè)個(gè)未知而又不安全因素，特別是頂板、瓦斯、水、火、煤塵等五大自然災(zāi)害時(shí)刻威脅職工生命的安全。雖然“安全第一、預(yù)防為主”的方針作為煤礦安全生產(chǎn)永恒的主題，但是傷亡事故仍時(shí)有發(fā)生。究其原因雖有多種，但特殊的自然地質(zhì)環(huán)境和惡劣的地質(zhì)條件往往是孕育慘痛事故的溫床。本文通過分析礦井安全與地質(zhì)環(huán)境因素的關(guān)系，從而總結(jié)規(guī)律，試圖找到一種“科學(xué)預(yù)測(cè)，超前監(jiān)控，事先防范”的事故預(yù)防途徑，以期在實(shí)踐中正確指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。
一、礦井安全與地質(zhì)構(gòu)造：
（一）地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造常出現(xiàn)巖層滑移，圍巖破碎等特征，因而地質(zhì)構(gòu)造帶往往是發(fā)生頂板、透水、瓦斯事故的地段。
    1、褶曲構(gòu)造：由于巖層受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，地殼的水平運(yùn)動(dòng)是造成構(gòu)造的地質(zhì)條件。單一巖層受構(gòu)造應(yīng)力的作用，不同部位會(huì)產(chǎn)生一系列的裂隙、小斷層、節(jié)理等內(nèi)部小構(gòu)造。特別是在褶曲軸部往往烈隙、節(jié)理發(fā)育，煤層暴露后吸水脫落，同時(shí)其軸部產(chǎn)狀變化急劇，回采中不易支護(hù)，易發(fā)生片幫及冒頂事故。其次褶曲軸部煤厚度易突變(變厚或變薄)，小眼掘進(jìn)時(shí)易發(fā)生煤層跨落堵人事故。
    2、斷層：斷層廣泛發(fā)育于不同構(gòu)造環(huán)境中類型很多，斷層活動(dòng)總會(huì)在產(chǎn)出地段的有關(guān)地層、構(gòu)造、煤層反應(yīng)出來。在礦井生產(chǎn)過程中，常遇到許多不同性質(zhì)的斷層，其破碎帶大小不一，對(duì)圍巖破壞程度也不同；同時(shí)常在斷層兩旁產(chǎn)生牽引、揉皺、擠壓等現(xiàn)象，導(dǎo)致煤層突增或壓薄，煤層突增處易產(chǎn)生煤層偏冒、跨落堵人事故。還有一些頂斷底不斷及底斷頂不斷的小斷層及小斷層及小斷層間滑動(dòng)構(gòu)造部位，由于受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，圍巖易脫落，且脫落面積較大，沒有預(yù)兆，采空后頂板來壓較快,是產(chǎn)生頂板事故的地段。
    工作面斷層過壓時(shí)，正確推斷斷層的性質(zhì)、斷距，及時(shí)留設(shè)斷層煤柱，是防止透水及瓦斯事故的關(guān)鍵。
    3、從瓦斯賦存與構(gòu)造關(guān)系規(guī)律看，褶曲軸部往往是瓦斯富集帶，為此正確預(yù)測(cè)褶曲軸部位置對(duì)防止瓦斯突出而引起的事故也是至關(guān)重要的。
    (二)煤巖組合：即煤層煤頂板厚度、巖性、結(jié)構(gòu)等，它們是引發(fā)頂板事故的重要地質(zhì)因素。由于煤系地層受到地質(zhì)應(yīng)力及后期改造影響，煤巖層均已產(chǎn)生形變，導(dǎo)致圍巖破碎，頂板多變不平整，煤層形態(tài)多變，增加采面頂板管理的難度，通常易引發(fā)事故隱患因素有：
    1、圍巖節(jié)理和劈理發(fā)育地段，易產(chǎn)生煤巖層脫落傷人，尤其是雨季期間，水沿裂隙侵入，造成煤巖層冒頂及跨幫事故。如：2000年569水平刷新車場(chǎng)時(shí)，由于圍巖節(jié)理和劈理發(fā)育，兩節(jié)理面斜交，由于敲幫問頂不及時(shí)，工人在出碴時(shí)，頂突然冒落，造成巖層冒頂事故。
    2、如煤層偽頂完整性差，強(qiáng)度低，則采面推進(jìn)時(shí)，由于敲擊或放炮震動(dòng)后，如果支護(hù)沒有及時(shí)跟上，或支護(hù)手段、方式?jīng)]有適應(yīng)煤層頂板變化，也極易產(chǎn)生頂板事故。
    3、回采過程中，隨采空面積的擴(kuò)大，又未能及時(shí)回柱放頂，引起一些部位應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致較脆弱部位頂板跨落，或者激發(fā)煤層瓦斯的異常涌出，從而波及工作面的安全。
    4、復(fù)雜的煤巖結(jié)構(gòu)煤層中往往含有夾矸層，開采中易發(fā)生夾矸至上分層脫落傷人事故。
    5、煤層厚度變化：本區(qū)煤層厚度變化主要屬后生變化，加上褶曲、斷層發(fā)育，造成煤層形態(tài)多變，常出現(xiàn)藕節(jié)狀、雞窩狀、階梯狀等不規(guī)則形態(tài)出現(xiàn)，特別在構(gòu)造擠壓帶附近易形成煤包及厚薄相間帶等等。由于煤厚的變化造成頂板穩(wěn)定性差，偽頂發(fā)育，而造成采面頂板管理難度較大，這些都是容易產(chǎn)生頂板及跨煤事故的地點(diǎn)。傾角大的煤層一旦發(fā)生局部冒頂時(shí)，由于頂板向下滑移，可能擴(kuò)大成為大面積的冒頂。如小井掘進(jìn)突遇大煤包，由于支護(hù)不善而導(dǎo)致跨煤堵人傷亡事故。
    二、礦井安全與瓦斯地質(zhì)：
    本區(qū)礦井雖屬于低瓦斯礦井，但歷年來也曾發(fā)生過在廢巷、采空區(qū)、采區(qū)獨(dú)頭巷道、采面順槽及沿煤上山等地段的C02窒息及CO中毒等氣體事故特別是小煤窯，由于通風(fēng)管理不善，這類事故更是頻繁)。通過分析，本人認(rèn)為瓦斯對(duì)礦井安全危害主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
    1、瓦斯的含量隨著煤層變質(zhì)程度增加也隨著增加。開采深度的加深，地應(yīng)力和巖體本身的自重力相應(yīng)增大，瓦斯含量和瓦斯壓力也隨著增大。從而增加通風(fēng)管理難度，導(dǎo)致氣體事故的發(fā)生。
    2、巖漿熱液變質(zhì)作用、巖漿侵入作用、巖漿軟化煤層圍巖作用直接影響著瓦斯賦存。不同構(gòu)造部位，瓦斯含量不一。巖漿侵入帶附近，壓性斷層、復(fù)式向、背斜軸部轉(zhuǎn)折端，瓦斯易于聚集，這些部位往往是瓦斯事故常發(fā)生地帶，而張性斷層、褶曲兩翼，則瓦斯不易于積聚。
    3、“煤包”易造成瓦斯突出事故。煤厚的變化，是由于地應(yīng)力集中的顯觀，是后期改造形成的。由于后期改造中可引起明顯的煤層結(jié)構(gòu)破壞，瓦斯突出前的煤變松、層理紊亂，以軟分層易于突出，并不是所有的“煤包”都會(huì)發(fā)生瓦斯突出。瓦斯含量與煤包圍巖組合特征、與地表距離、煤變質(zhì)程度、煤體結(jié)構(gòu)、煤巖類型、煤組分、附近巖漿活動(dòng)、采掘應(yīng)力等因素成正比。
    4、水小瓦斯含量高，水大瓦斯含量低。巖層產(chǎn)狀平緩，裂隙發(fā)育，圍巖透氣、透水性差的封閉地段，瓦斯易于積聚，相反裂隙發(fā)育，圍巖及煤層透氣、透水性好的地段，則瓦斯不易于積聚，前者往往是瓦斯氣體事故常發(fā)生地帶。
    5、瓦斯是流動(dòng)的有害氣體，隨著氣壓變化而變化，不斷地流動(dòng)，改變聚集地點(diǎn)，常多聚集在老空區(qū)和通風(fēng)不良的廢巷、獨(dú)頭巷道和小煤，因而這些地點(diǎn)是最易發(fā)生瓦斯氣體事故的地方。這方面的事故小煤窯由于通風(fēng)管理不良最易出現(xiàn)該類事故。
    6、采面管理不善，開采順序不合理，采面無及時(shí)回柱，控頂距離過大，以及采空區(qū)遺煤太多，均能引起瓦斯異常涌出而引發(fā)瓦斯氣體事故。
    三、礦井安全與水文地質(zhì)：
    由于礦井在開拓、掘進(jìn)、回采過程中，不斷改變?cè)妓牡刭|(zhì)條件，從而導(dǎo)致水害發(fā)生，危及礦井安全的水害有：
    1、老窯、老硐水：
    小煤窯非法開采之風(fēng)愈演愈烈，礦井周圍小煤窯星羅棋布，這些小煤窯有的開采歷史較長，主要分布于可采煤層淺部，并均有不同程度的積水，隨著小煤窯的不斷延伸和超層越界開采，導(dǎo)致很多小煤窯與礦井相通，把老窯水往礦井內(nèi)排放，而大部分小煤窯由于其開采的具體位置、范圍以及老塘積水量難以測(cè)定，故在采礦過程中很容易發(fā)生透水事故，有的甚至還引起淹井，給礦井安全生產(chǎn)造成極大的潛在威脅。如2000年6月19日，我礦由于小煤窯逐步侵入和越界開采，礦井與周圍小煤窯多處相通，洪水從四通八達(dá)的小煤井向我礦傾注而人，導(dǎo)致+370水平、+395水平受淹，造成停產(chǎn)十多天，損失200多萬元的特大淹井事故�？梢娎细G及其老硐水對(duì)礦井安全的威脅是多么巨大。
2、斷層水、地下水：
　我礦的地下水補(bǔ)給主要來源是地表水，貫穿井田上部有一條小溪，開采時(shí)要留設(shè)足夠的保安煤柱。在礦井地層中都普遍存在多少、大小不等的斷層，而這些斷層相當(dāng)部分是導(dǎo)水?dāng)啵舨徊扇∵^斷層措施，也容易發(fā)生斷層透水事故，有的斷層直接溝通地表水體，對(duì)開采其影響范圍內(nèi)的煤層也是一個(gè)極大的隱患。此外，井田內(nèi)一些早期施工的鉆孔，由于封孔質(zhì)量不好，有個(gè)別鉆孔出現(xiàn)漏水及導(dǎo)水現(xiàn)象，對(duì)礦井來說也是一個(gè)安全隱患，須加以防范。
    四、結(jié)論及防范措施：
    多年來，人們?cè)谡{(diào)查、分析和處理事故過程中常常側(cè)重于主觀因素，從主觀方面人手，重視追究事故責(zé)任者的責(zé)任，而往往淡漠了事故產(chǎn)生的客觀地質(zhì)環(huán)境因素，沒有很好地總結(jié)每起事故發(fā)生與其地質(zhì)條件的內(nèi)在必然聯(lián)系的規(guī)律，并從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，因而現(xiàn)實(shí)中我們常常發(fā)現(xiàn)同樣性質(zhì)的事故屢防屢犯，防而不止，杜而不絕的被動(dòng)局面。
    綜上所述，作者就地質(zhì)環(huán)境因素與礦井安全存在的矛盾，淺談一下自己的見解，提出如下解決辦法和防范措施：
    1、加強(qiáng)頂板管理：
    (1)采掘工作面在開工之前，要以新《煤礦安全規(guī)程》為指導(dǎo)思想，制定嚴(yán)格、詳細(xì)的作業(yè)規(guī)程，規(guī)程中要針對(duì)工作面的具體的地質(zhì)條件，制定詳細(xì)的采面地質(zhì)說明書與完善的頂板管理措施，特別是對(duì)工作面支護(hù)質(zhì)量、規(guī)格要作嚴(yán)格細(xì)致的規(guī)定，并且要隨著工作面的不斷推進(jìn)和地質(zhì)條件的不斷變化而作出相應(yīng)的補(bǔ)充和完善，并做到培訓(xùn)到位，貫徹到個(gè)人。作業(yè)規(guī)程須經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批并在有關(guān)人員(包括安監(jiān)員、技術(shù)員)中進(jìn)行全面貫徹之后方可開工，無作業(yè)規(guī)程或不完善以及沒有全面貫徹堅(jiān)決不許開工。
    (2)采掘工作面首先要嚴(yán)格按照新《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定施工作業(yè)，嚴(yán)禁違章作業(yè)，堅(jiān)持“三不生產(chǎn)原則”強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理。其次，工作面的支護(hù)質(zhì)量規(guī)格和方式要嚴(yán)格按照規(guī)程要求進(jìn)行，不合格的堅(jiān)決令其停產(chǎn)整改，遇到地質(zhì)條件特殊地段如斷層、褶曲、擠壓帶和頂板特別破碎地點(diǎn)要采取特殊和穩(wěn)妥的支護(hù)方式。其三，采面要堅(jiān)持按規(guī)程要求及時(shí)回柱放頂，無及時(shí)回柱放頂?shù)牟粶?zhǔn)作業(yè)。其四，小眼開口時(shí)：開口前應(yīng)先險(xiǎn)查開口處前后5．0米內(nèi)運(yùn)巷棚架的完好情況以及頂板與開口邦的情況，凡有支架腐朽或折斷應(yīng)先修復(fù)加固，開口處必須再架設(shè)抬棚支控，開口后應(yīng)及時(shí)鎖口支護(hù)；剛開口應(yīng)采取少裝藥、放小炮的措施，以避免造成對(duì)開口處圍巖的震動(dòng)破壞；對(duì)圍巖比較完整、煤層厚度小于1．2米、不需要架棚支護(hù)的小井，開口3．0米內(nèi)寬度可以達(dá)到2．0米，以便于行人，小井口應(yīng)設(shè)置扶梯。
    (3)根據(jù)煤巖性特征，合理布置炮眼，控制裝藥量，避免由于放炮引起冒頂事故。
   (4)切實(shí)落實(shí)采掘工作面的敲幫問頂工作，架棚巷道堅(jiān)持使用超前支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)，消除頂板事故。
    2、加強(qiáng)瓦斯管理，深入開展瓦斯地質(zhì)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。
    (1)地質(zhì)人員要及時(shí)準(zhǔn)確做好斷層、褶曲等瓦斯富集地段的地質(zhì)構(gòu)造具體情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，以便為開采過程及時(shí)留設(shè)斷層煤柱或及時(shí)做好瓦斯管理工作提供可靠依據(jù)。
    (2)加強(qiáng)采掘工作面的瓦斯管理，切實(shí)落實(shí)瓦斯檢測(cè)制度，在過斷層、褶曲等瓦斯富集地段，應(yīng)適當(dāng)增加瓦斯檢測(cè)次數(shù)或加大供風(fēng)量沖淡瓦斯。
    (3)做好局部通風(fēng)工作，保證工作面有足夠的風(fēng)量沖淡瓦斯?jié)舛�。采掘作業(yè)點(diǎn)要堅(jiān)持“一炮三檢”制度。對(duì)臨時(shí)停工停風(fēng)地點(diǎn)，沒有避風(fēng)的獨(dú)頭巷道、小眼、采空區(qū)應(yīng)及時(shí)設(shè)置柵欄，并掛上警標(biāo)，以防氣體事故。
    (4)采取合理的開采順序，加強(qiáng)采面管理，防止因采面管理不善而導(dǎo)致瓦斯異常涌出。
3、加強(qiáng)水害的治理工作：
(1)加強(qiáng)對(duì)周邊小煤窯的整治，對(duì)非法超層越界開采而危及礦井安全生產(chǎn)的小煤窯，堅(jiān)決給予封閉，并追究法律責(zé)任。
(2)加強(qiáng)小煤窯的調(diào)查力度，經(jīng)常組織地質(zhì)、生產(chǎn)、安監(jiān)等部門有關(guān)人員深入周邊小煤窯對(duì)小煤窯開采現(xiàn)狀、老窯及老空區(qū)進(jìn)行全面徹底調(diào)查，并密切注意周邊小煤窯生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，超前做好井下透水隱患的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，及時(shí)治理塌陷區(qū)和護(hù)巷煤柱被破地段。
　(3)加強(qiáng)采掘工作面的探放水工作，堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，把透水隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

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